Коробка передач служит для изменения в широком диапазоне крутящего момента, передаваемого от двигателя на ведущие колеса автомобиля при строгании с места и его разгоне. Помимо этого коробка передач обеспечивает автомобилю движение задним ходом и позволяет длительно разъединять двигатель и ведущие колеса, что необходимо при работе двигателя на холостом ходу во время движения или при стоянке автомобиля.

На автомобиле КамАЗ-5320 установлена механическая десятиступенчатая коробка передач, которая объединяет трехвальную, трехходовую, пятиступенчатую основную коробку передач и передний двухвальный редуктор-делитель. Такая коробка устанавливается на всех модификациях автомобилей КамАЗ, предназначенных для постоянной работы в составе автопоезда. На модификациях, предназначенных для работы без прицепа, может быть установлена только пятиступенчатая коробка передач.

В редукторной части коробки применены косозубые шестерни постоянного зацепления, кроме первой передачи и передачи заднего хода. Основная коробка снабжена двумя синхронизаторами инерционного типа для включения пятой, четвертой, третьей и второй передач. Первая передача и задний ход включаются зубчатой муфтой. Переключение в делителе передач осуществляется синхронизатором инерционного типа.

Картер основной коробки передач крепится к картеру, являющемуся общим для сцепления и редуктора-делителя передач. В картере на подшипниках установлены первичный, вторичный и промежуточный валы. Первичный и вторичный валы фиксируются от смещения в осевом направлении при помощи шариковых подшипников, а промежуточный вал при помощи двойного сферического роликоподшипника. Блок шестерен заднего хода установлен на оси на двух роликоподшипниках. Шестерня первичного вала выполнена заодно с валом. На промежуточном валу шестерни заднего хода, первой и второй передач выполнены заодно с валом, а остальные укреплены на валу при помощи шпонок и распорного кольца. Большая шестерня привода промежуточного вала находится в постоянном зацеплении с шестерней, первичного вала, образуя первую ступень понижения передач основной коробки. Все шестерни вторичного вала установлены на специальных роликоподшипниках. Между шестерней первичного вала и шестерней четвертой передачи вторичного вала установлен инерционный синхронизатор включения пятой и четвертой передач, а между шестернями третьей и второй передач вторичного вала установлен инерционный синхронизатор включения этих передач. Включение первой передачи и заднего хода осуществляется зубчатой муфтой.

Редукторная часть делителя передач состоит из первичного и промежуточного валов, установленных на них шестерен и инерционного синхронизатора, размещенных в картере делителя, выполненном заодно с картером сцепления. Валы фиксируются от смещения в осевом направлении шарикоподшипниками, установленными в перегородке картера. Шестерня первичного вала установлена на роликоподшипниках, а шестерня промежуточного вала жестко соединена с валом при помощи шпонки. Переключение передач в делителе осуществляется инерционным синхронизатором.

Смазка деталей коробки осуществляется в основном разбрызгиванием. Однако смазка роликовых подшипников шестерен вторичного вала циркуляционная, под давлением. На первичном валу делителя установлено маслонагнетающее кольцо для принудительной подачи смазки в осевой канал, по которому смазка подается через радиальные сверления к подшипникам шестерен.

В полости картера коробки обеспечивается поддержание нормального давления при помощи сапуна или отводящей трубки, которая устанавливается на коробках герметизированного исполнения. Выходной конец отводящей трубки располагается выше максимальной глубины брода, преодолеваемого автомобилем.

В картере коробки имеются два люка для установки коробок отбора мощности.

Привод к спидометру смонтирован в крышке подшипника выходного конца вторичного вала. В зависимости от передаточного числа применяемой на автомобиле главной передачи и размеров шин для обеспечения правильности показания спидометра предусмотрены сменные цилиндрические шестерни.

Механизм переключения передач в коробке состоит из синхронизаторов, зубчатой муфты включения, вилок переключения с ползунами, замков, фиксаторов и устройства для предохранения от случайного включения заднего хода.

Синхронизатор инерционного типа обеспечивает легкое и безударное включение передач путем выравнивания скоростей зубьев соединяемых шестерен до их введения в зацепление. В коробке и делителе применены одинаковые по принципу действия синхронизаторы, отличающиеся только размерами и некоторыми деталями устройства.

Муфта синхронизатора, имеющая два зубчатых венца, установлена на шлицах вторичного вала. Два конусных кольца жестко связаны между собой пальцами. В средней части пальцев имеются проточки с коническими боковыми поверхностями, а в отверстиях фланца муфты — конические фаски, являющиеся блокирующими поверхностями муфты. Конусные кольца жестко с муфтой не связаны и могут перемещаться относительно нее в осевом направлении. В среднем положении кольца удерживаются фиксирующими сухарями, которые прижимаются к полукруглым проточкам в пальцах пружинами.